化学史第五章

名称
组成
简单原子 氢 氮 氧 碳 硫 磷
化合物原子 水 氨
磷化氢
氢1组成
相对重量
一氧化氮
氮1氧1
9.3
1.0
油气
碳1氢1
5.3
4.2
亚硫酸
硫1氧1
19.9
5.5
硫化氢
氢1硫2
15.4
4.3
乙醚
9.6
14.4
笑气
氮2氧1
13.7
7.2
硝酸气
氮1氧2
15.2
碳酸气
碳1氧2
米希尔里希同晶型定律的应用
氧化铬与Fe2O3同型，因此贝采里乌斯判断 它是Cr2O3而不是CrO3，
硒酸钾与K2SO4同型，米希尔里希断定它 是K2SeO4，
硫化银与Cu2S同型，杜马判定它是Ag2S而 不是AgS。
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区分纯净物和 混合物第一人
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论战观点
贝托雷认为，化合物的组成视生成时的物理条 件不同而不同。
普鲁斯特反驳：通过人造化合物和天然化合物 的比较，它们的组成是相同的。这正好说明无 论是地球深处矿物中的化合物，还是实验室制 备的化合物，尽管生成的物理条件多么不同， 化合物的组成却是相同的
“化合物是特有的产物，自然给了它固定的
组成，自然界有时也通过人，在任何时候都 不制作出重量和大小方面不同的化合物，就
象手中握着天平一样，从南极到北极，化合 物都有同样的组成，它们的外表可能因它们
产生的方法不同而有所区别，但它们的性质 任何时候都不会两样……分析总是支持这个事
实。”
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As 5.727 As2O3 4.15 Sb 6.691 Sb2O3 5.67
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论战观点
贝托雷还列举了溶液，合金，汞齐和玻璃 等物作为自己的论据
普鲁斯特感到为难，他不认为溶液是化合 物，对溶液的认识，他主张留待以后作进 一步研究。
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1806年，普鲁斯特明确宣布：
盖吕萨克实验
气体化合体积定律：各种气体在反应时，常以 简单的体积比化合
化学反应中各种原子以简单数目比化合
同样体积内各种气体中包含相同数量的原子
2体积氢 ＋ 1体积氧→ 2体积水
2粒子氢 ＋ 1粒子氧→ 2粒子水
盖吕萨克(J.L.Gaylussac,1778-1850),法国化 学家
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Pt 0.0314 11.16
0.3740 Fe 0.1100 3.392
0.3731
Sn 0.0514 7.35
0.3779 Co 0.1498 2.46
0.3685
Ag 0.0557 6.75
0.3759 S 0.1880 2.011
0.3780
Zn 0.927
4.03
0.3736
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那主要——不，我可以说，几乎单纯地——
是由于不懈的努力。一些人比另外一些人 获得更多的成就，主要是由于他们对放在 他们面前的问题比起一般人能够更加专注 和坚持，而不是由于他的天赋比别人高多 少。
道尔顿（J.Dalton，1760-1844） 英国化学家
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道尔顿的工作
色盲症的科学研究
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十九世纪初的其他研究与发现
杜隆－普蒂定律:第一个真正的原子量定律 单质固体原子量与比热（即原子热容）
的乘积为一常数。 米希尔里希同晶型定律
同数目的原子以相同方式相结合即得同 晶型 杜马蒸汽密度法测定原子量
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杜隆-普蒂的原子热容表
元 素
比热
原子量 O=1
戴维（Davy.H.1778-1828 ）英国化学家，钾、钠、 钙、锶、钡的发现人
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十九世纪初的其他研究与发现
酸中含氧理论的抛弃 戴维《化学原理》： “氯氧酸不是化合物，而是单质，和氧一样 能够助燃。可见，燃烧并不象拉瓦锡所说的那样 非有氧气不可。另外，盐酸并不含有氧，这表明 可以有无氧酸。因此，拉瓦锡关于酸中必定含氧 的说法是没有道理的。”
化学史第五章
第1页，本讲稿共36页
第2页，本讲稿共36页
第3页，本讲稿共36页
➢化学计量定律的发现 ➢道尔顿的原子论 ➢阿伏加德罗假说 ➢贝采里乌斯 ➢十九世纪初的其他研究与发现
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化学亲和力的测量
1656年格劳伯 硫酸能取代硝酸； 硝酸溶解金属顺序：银、汞、铜、铁、铅。
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酸碱中和反应的能力表示亲和力
1700年，祖籍德国，却在法国长期工作的化学家荷 伯格（W. L. Honmberg, 1652-1715）试图测量中和同一重量某种 碱所需几种酸的重量
1777年瑞典的文策尔曾测过酸中金属的溶解率 1781年英国化学家基尔万(R. Kirwan, 1735-1812)提出用中和
525 615 672 859 793 1329 1605 2222
酸类
HF H2CO3 脂肪酸
HCl H2C2O4 H3PO4 H2SO4 HNO3
HAc
427 577 706 712 755 979 1000 1405 1480第10页，本讲稿共36页
关于定比定律的争论
定比定律：每种化合物都有固定组成，在化 学反应中，反应物与生成物之间也存在某种 确定的比例关系
《化学哲学新体系》
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道尔顿的原子论
1. 元素（单质）的最终粒子称为简单
原子，它们极其微小，是看不见的； 是既不能创造，也不能毁灭和不可 分割的。它们在一切化学变化中保
持其本性不变。
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道尔顿的原子论
2. 同一种元素的原子，其形状、质量 及各种性质（如亲合力）都是相同 的，不同元素的原子在这些性质方 面各不相同。每一种元素以其原子
15.3
6.5
煤气
碳1氧1
9.8
5.2
甲烷
碳1氢2
6.3
8.2
硫酸
硫1氧2
25.4
酒精
碳2氧1氢1
15.3
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道尔顿的原子符号
第24页，本讲稿共36页
道尔顿的原子符号
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道尔顿的一些假设
两元素A和B化合时，遵循简单原则，如果只获得
一种产物，则必为A1B1 若化合成两种化合物，则 应为A2B1或A1B2
阿佛加德罗假说
1811年 “论测定物体中原子相对质量 及其进入化合物中数目比例的一种方 法”
所谓原子是参加化学反应时的最小质点， 所谓分子是在游离状态下单质或化合物能 独立存在的最小质点。
2体积氢 ＋ 1体积氧→ 2体积水
2分子氢 ＋ 1分子氧→ 2分子水
A. Avogadro, 17761856，意大利的物理 学家
电化二元论 Ba+O- S+O3-
C+O2- Ba+O-SO3- ZnO++CO2-
硫酸氧化钡 碳酸氧化锌
最早采用了元素符号
对约2000种单质和化合物进行了分析，准确地测定了四十 多种化学元素的原子量
发现硅、钍、铈、锆等化学元素
最先引入了“有机化学”的概念
第一个提出“催化剂”概念 第一位提出同分异构现象的化学家
贝采里乌斯（J.J.Beraelius，1779-1848 ），瑞典化学家
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电化学的创立者——戴维
伏打电堆
戴维的电解实验
1807年，把金属钠和钾从熔融的碱盐中 分离出来 ，随后又通过电解陆续将金属 钡、镁、钙、锶等从化合物中析出
安全矿灯 ：1816年 伦福德勋章
1820年，英国皇家学会主席
1720年施塔尔 银在银盐溶液中为铜所取代，铜为铅所取代，铅
为锌所取代。
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法国皇家学院日夫鲁瓦(Étienne Francois Geoffroy 1672— 1731) 1718年
不同物质亲和力比较
硫酸 燃素 苛性碱 氨 碱土 铁 铜 银
硝酸 铁 铜 铅 汞 银
碱 硫酸 硝酸 盐酸 醋酸
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当量定律的发现
德国数学家兼化学家李希特(J. B. Richter, 1762-1807)
《数学在化学中的应用》 “化学是应用数学的一个分支” 化学计算法（stoichiometry）
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李希特的酸碱当量表（1792）
碱类
Al2O3 MgO NH3 Na2CO3 CaCO3 SrO K2CO3 BaO
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阿佛加德罗的新概念
无论化合物还是单质，在不断分割的过程中都有 一个分子阶段（创造性的大胆假设）。分子是具 有一定特性的物质组成的最小单位；
单质的分子可以由多个原子组成； 在同温同压下，同体积气体，无论是单质还是化
合物，都含有同样数目的分子。
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贝采里乌斯
若有三种化合物，应为A1B1 、 A2B1 、A1B2 二元化合物的比重，应比A和B的混合物大
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倍比定律
当相同之两元素可生成两种或两种以上 的化合物时，若其中一元素之重量恒定， 则另一元素在各化合物中之相对重量有 简单倍数之比。
CO CO2 CH4 C2H4
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计量定律的作用
任何一门科学技术，如果不借助于数学， 不与数学发生关系，就不可能达到应有的 精确性和可靠性。也就难以深入和获得发 展。
马克思明确指出，“一种科学只有在成功 地运用数学时，才达到了真正完善的地 步。”
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道尔顿——近代化学之父
如果我比我周围的人获得更多的成就的话，
考察了大气、水蒸气等多种气体和蒸发、压缩、 膨胀等物理现象，还对大气的组成、混和气体的 状态、气体的扩散、气体在水中的溶解等问题作 了实验研究
从1801年起，陆续发表了《关于极光》、《关于 气压计》、《论降雨》、《关于温度计》、《混 和气体的组成》、《论水蒸气的力》、《论蒸 发》、《论气体受热膨胀》等论文
贝托雷与普鲁斯特的论战 1804~1806年
第11页，本讲稿共36页
论战观点
贝托雷认为，原则上对化合物的组成不需要 有严格的比例限制，参加化合的各组分可在 最高、最低比例之间任意化合
普鲁斯特回复：这几种化合物之间，化合比 例变动是猛烈的，明显的 ……贝托雷设想的 一系列氧化物，实际上是两种氧化物的混合 物
一定重量的某种酸所需的碱的重量作为这种酸对碱 的亲合力尺度。1783年他测出饱和三种无机酸各100 份所需各种金属和碱的量，并制成表
第7页，本讲稿共36页
卡文迪什
1766年发现中和同一重量的某种酸，不同的 碱须用不同的重量。他把碱的这一重量称之 为当量。1788年他又发现中和同一重量钾碱 所用的硫酸和硝酸重量之比，和中和同重量 大理石的硫酸，硝酸重量之比是一个常数。
的质量为最基本的特征。
第21页，本讲稿共36页
道尔顿的原子论
3. 不同元素的原子以简单数目的比例相结合， 形成了化学中的化合现象。化合物的原子
称为复杂原子，复杂原子的质量为所含 各种元素原子质量之总和。同一化合物 的复杂原子，其组成、形状、质量和性 质也必然相同。
第22页，本讲稿共36页
道尔顿的第一张原子量表
原子量 ×比热
元 素
比热
原子量 原子量× O=1 比热
Bi 0.0288 13.30
0.3830 Te 0.0912 4.03
0.3675
Pb 0.0293 12.95
0.3794 Cu 0.0949 3.957
0.3755
Au 0.0298 12.13
0.3704 Ni 0.1035 3.69
0.3819
第13页，本讲稿共36页
论战观点
贝托雷认为，化学变化可以产生确定比例的 化合物，这只是一系列生成物中的一种。化合 中，具有最小溶解度、最大密度或最强弹性力 的化合物优先生成。金属弹性力越大，越容易 与空气中氧结合，有利于生成高价氧化物。
普鲁斯特举反例证明贝托雷观点与事实不符。 如砷和锑的低价氧化物比金属本身轻。